高频电子线路(张肃文)总复习资料.ppt

第一章绪论 在波形上 普通调幅波的包络与调制信号形状完全相同的 振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路 它的作用是从调幅信号中不失真地还原出调制信号 无论是调频信号还是调相信号 它们的 t 和 t 都同时受到调变 其区别仅在于按调制信号规律线性变化的物理量不同 这个物理量在调相信号中是 t 在调频信号中是 t 根据受控参数不同 调制可分为 混频器与变频器的区别 变频器包括了本振电路 混频器则没有 通常 将携带有信息的电信号称为调制 基带信号 未调制的高频振荡信号称为载波 通过调制后的高频振荡信号称为已调波 通信系统由输入变换器 发送设备 传输信道 接受设备以及输出变换器组成 第二章选频网络 串联谐振回路 并联谐振回路 不论是串联谐振回路 还是并联谐振回路 当外加信号频率等于回路谐振频率时 回路呈阻性 回路抽头时阻抗的变化 折合 关系 低抽头折合到回路的高端时 石英谐振器 电路符号 等效电路 电抗曲线 ffp电抗呈容性 石英晶片之所以能做成谐振器是因为它具有正压电和反压电特性 第三章高频小信号放大器 高频小信号调谐放大器主要工作在甲类 小信号谐振放大器的主要特点是以调谐回路作为放大器的交流负载 具有放大和选频 滤波功能 放大器的噪声系数NF是指输入端的信噪比 输出端的信噪比 无线通信系统接收设备中的高放部分和中放部分采用都是谐振放大电路 单调谐放大器经过级联后电压增益增大 通频带变窄 在调谐放大器的LC回路两端并上一个电阻R 可以降低Q值 加宽放大器的通频带 为了克服自激常采用 中和法 和 失配法 使晶体管单向化 单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电路 其电压增益主要决定于管子的参数 信号源和负载 为了提高电压增益 谐振回路与信号源和负载的连接常采用部分接入方式 m级放大器的通频带 第四章非线性电路 振幅调制与解调 混频等电路是通信系统的基本组成电路 它们的共同特点是利用非线性器件将输入信号进行频率变换 以获得具有所需新频率分量的输出信号 因此 这些电路都属于频谱搬移电路 一 掌握谐振功率放大器的作用 特点及其与高频小信号放大器和低频功率放大的相同点和不同点 1 谐振功率放大器主要用来放大高频大信号 其目的是为了获得高功率和高效率输出的有用信号 第五章高频功率放大器 功率放大电路与电压放大电路的区别是 前者比后者效率高 2 谐振功率放大器的特点是晶体管基极为负偏压 即工作在丙类工作状态 90 其集电极电流为余弦脉冲状 由于负载为LC回路 则输出电压为完整正弦波 3 工作状态 功率放大器根据功放管静态工作点选择情况 一般分为甲类 乙类 甲乙类 丙类等工作方式 为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器 谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态 属于非线性电路 4 谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处 相同之处 放大的信号均为高频信号 放大器的负载均为谐振回路 不同之处 激励信号幅度大小不同 放大器工作点不同 晶体管动态范围不同 相同之处 都要求输出功率大和效率高 不同之处 工作频率与相对频宽不同 放大器的负载不同 放大器的工作状态不同 分析方法不同 高频功率放大器与低频功率放大器的异同之处 丙类谐振功率放大器根据集电极电流波形的不同 可分为三种工作状态 分别为欠压状态 临界状态 过压状态 欲使功率放大器高效率输出最大功率 应使放大器工作在临界状态 二 掌握谐振功率放大器的分析方法 当负载电阻Rp变化时 其工作状态发生变化 由此引起放大器输出电压 功率 效率的变化特性称为负载特性 三 掌握谐振功率放大器的负载特性 各极电压对工作状态的影响 负载特性曲线 谐振功率放大器的调制特性是指保持Vbm及Rp不变的情况下 放大器的性能随VBB变化 或随VCC变化的特性 外部电路关系式 晶体管的内部特性 四 原理电路 五 谐振功率放大器的功率关系和效率 有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上 成为集电极耗散功率 为了表示晶体管放大器的转换能力 引入集电极效率 c P 直流电源供给的直流功率 Po 交流输出信号功率 Pc 集电极耗散功率 根据能量守衡定理 故集电极效率 谐振功率放大器工作在丙类工作状态时 c 90 集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数 直流功率 输出交流功率 Vcm 回路两端的基频电压Icm1 基频电流Rp 回路的谐振阻抗 放大器的集电极效率 集电极电压利用系数 g1 c 是通角 c的函数 c越小 g1 c 越大 波形系数 1 振荡器是无线电发送设备和超外差接收机的心脏部分 也是各种电子测试仪器的主要组成部分 因此 学好本章十分重要 2 反馈型正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成 按照选频网络平衡条件 所采用元件的不同 正弦波振荡器可分为LC振荡器 RC振荡器和晶体振荡器等 第六章正弦波振荡器 振荡器与放大器的区别是 振荡器无需外加激励信号 放大器需要外加激励信号 3 反馈振荡器要正常工作必须满足起振条件 平衡条件 平衡稳定条件 每个条件中都包含振幅和相位两个方面的要求 起振条件 振幅稳定 平衡条件 靠有源器件工作在非线性区来完成 相位稳定 靠并联谐振回路来完成 平衡稳定条件 4 反馈型LC振荡器主要有互感耦合振荡器 电感反馈式三端振荡器 电容反馈三端振荡器 改进型电容三端振荡器 其中 电容反馈三端振荡器比电感反馈式三端振荡器的输出波形好 a 共发电感反馈三端式振荡器电路 b 交流等效电路 电感反馈式三端振荡器 哈特莱电路 电容反馈式三端振荡器 考毕兹电路 电容三端式振荡电路 a b 串联型改进电容三端式振荡器 克拉泼电路 a 克拉泼电路的实用电路 b 高频等效电路 并联型改进电容三端式振荡器 西勒 Seiler 电路 a 实际电路 b 高频等效电路 5 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则为xbe xce电抗性质相同 xcb与xbe xce电抗性质相反 LC三端电路只有满足判断准则才能起振 何时起振 类型 6 石英晶体振荡器的主要优点是频率稳定度高 但振荡频率的可调范围很小 常用的石英晶体振荡电路有串联型和并联型两种 1 本章内容主要包含三个主要部分 调幅 检波和混频 它们在时域上都表现为两信号的相乘 在频域上则是频谱的线性搬移 这三种电路的工作原理和基本组成相同 都是由非线性器件实现频率变换和用滤波器来滤除不需要的频率分量 不同之处是输入信号 参考信号 滤波器特性在实现调幅 检波 混频时各有不同的形式 以完成特定要求的频谱搬移 第七章调幅 检波与混频 2 调幅有四种方式 普通调幅 双边带调幅 单边带调幅和残留边带调幅 普通调幅波的载波振幅随调制信号大小线性变化 双边带调幅是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波 保留携带有用信息的两个边带 单边带则是在双边带调幅的基础上 去掉一个边带仅用另一个边带传送有用信息 单边带通信突出的优点 节省了频带和发射功率 从调幅实现电路的角度来看 单边带调幅电路最复杂 这三种调幅波的数学表达式 波形图 功率分配 频带宽度等各有区别 其对应的解调方式也各有不同 调幅方法可分为低电平调幅和高电平调幅两大类 电压表达式 普通调幅波 双边带调幅波 单边带调幅波 波形图 频谱图 信号带宽 三种振幅调制信号 如果将普通调幅波的功率输送至电阻R上 则载波与两个边频将分别得出如下的功率 载波功率 上边频或下边频 在调幅信号一周期内 AM信号的平均输出功率是 普通调幅波的功率关系 3 检波是调幅的逆过程 是调幅波解调的简称 振幅解调的原理是将已调信号通过非线性器件产生包含有原调制信号的新频率成份 由RC低通滤波器取出原调制信号 本章主要介绍了二极管峰值包络检波器和同步检波 二极管峰值包络检波器只适用于普通调幅波的检波 同步检波则适用于所有三种调幅波的解调 检波并经隔直电容后的信号成份只有低频信号 低通滤波器是检波器中不可缺少的组成部分 滤波器的时间常数选择对检波效果有很大影响 选择不当将会产生失真 在大信号包络检波器中 若电路参数选择不当会产生两种失真 一种是对角线失真 惰性失真 另一种是底部切削失真 两种失真产生的原因分别是电容充放电时间过长跟不上包络的变化和交 直负载相差过大 另外 非线性失真 频率失真 二极管峰值包络检波器 原电路工作正常 若负载电阻加大 会引起底部切削失真 4 混频过程也是一种频谱搬移的过程 它是将载波为高频的已调信号搬移一个频率量得到载波为中频的已调信号并保持其调制规律不变 其工作原理与调幅十分相近 也是由二个不同频率的信号相乘后通过滤波器选频获得 常用的混频器电路按所采用的非线性器件的不同 可分为晶体三极管混频器 二极管混频器 模拟相乘混频器和场效应管混频器等 对晶体三极管混频器采用线性时变参量电路分析 混频时 将晶体管视为跨导随本振信号变化的线性参变元件 5 器件的非理想相乘特性会导致调幅和检波的失真 混频输出会产生干扰 混频器的干扰种类很多 主要包括组合频率干扰 副波道干扰 交叉调制 互相调制 阻塞干扰等 针对不同的干扰现象 可采取不同的方法进行克服 1 角度调制是载波的总相角随调制信号变化 它分为调频和调相 调频的瞬时频率随调制信号线性变化 调相波的瞬时相位随调制信号线性变化 调角波的频谱不是调制信号频谱的线性搬移 而是产生了无数个组合频率分量 其频谱结构与调制指数m有关 这一点与调幅是不同的 第八章角度调制与解调 2 角度调制信号包含的频谱虽然是无限宽 但其能量集中在中心频率f0附近的一个有限频段内 略去小于未调高频载波振幅10 以下的边频 可认为调角信号占据的有效带宽为BW 2 fm Fmax 其中 fm为频偏 Fmax为调制信号最高频率 FM波和PM波的比较 调制信号v t 载波A0cos 0t mf kf m kf 下面分析当调制信号为v t V cos t 调频波的数学表达式为 调相波的数学表达式为 从以上二式可知 调频波的调制指数为 调相波的调制指数为 mp kpV 调频波的最大频移为 f kfV 调相波的最大频移为 p kp V 3 调角波的调制指数可表达为 但其中调频波的mf与调制频率F成反比 而调相波的mp则与调制频率F无关 调频波的频带宽度与调制信号频率无关近似为恒带调制 调相波的频带宽度随调制信号的频率而变化 4 调角波的平均功率与调制前的等幅载波功率相等 调制的作用仅是将原来的载频功率重新分配到各个边频上而总的功率不变 5 实现调频的方法有两类 直接调频与间接调频 直接调频是用调制信号去控制振荡器中的可变电抗元件 通常是变容二极管 使其振荡频率随调制信号线性变化 间接调频是将调制信号积分后 再对高频载波进行调相 获得调频信号 直接调频可获得大的频偏 但中心频率的频率稳定度低 间接调频时 中心频率的频率稳定度高